22  Ekstrakcja sekwencyjna

Autor

Jolanta Walkusz-Miotk, Maurycy Żarczyński

22.1 Roztwory ekstrahujące

Odczynniki

Wszystkie odczynniki o czystości analitycznej (Ultrapure, cz. d. a.).

  • Roztwór A: 0.11 mol CH3COOH

    25.0 cm3 lodowatego kwasu octowego (CH3COOHbezw.) dodać do 500.0 cm3 wody redestylowanej (MilliQ) i dopełnić do 1000.0 cm3, wymieszać (C = 0.43 mol/dm3). Następnie rozcieńczyć go czterokrotnie (4). Otrzymany roztwór o stężeniu C = 0.11 mol/dm3 wykorzystać do ekstrakcji.

  • Roztwór B: 0.05 mol NH2OH·HCl

    Rozpuścić 6.95 g chlorowodorku hydroksyloaminy (NH2OH·HCl) w 900.0 cm3 wody redestylowanej (MilliQ) i zakwasić stężonym kwasem azotowym (V) do pH = 2. Dopełnić do 1000.0 cm3 i wymieszać.

  • Roztwór C: 8.8 mol H2O2 (30%)

    Roztwór H2O2 o stężeniu 8.8 mol/dm3 (dostępny w handlu jako roztwór o stężeniu 30%).

  • Roztwór D: 1 mol CH3COONH2

    Rozpuścić 77.1 g octanu amonu (CH3COONH4) w 900.0 cm3 wody redestylowanej (MilliQ) i zakwasić stężonym kwasem azotowym (V) do pH = 2. Dopełnić do 1000.0 cm3 i wymieszać.

  • Roztwory do frakcji metali, związanych z glinokrzemianami:

    • Stężony kwas azotowy (V) (HNO3).
    • Stężony kwas fluorowodorowy (HF).
    • Roztwór kwasu azotowego (V) o stężeniu C = 0.1 mol/dm3.

22.2 Ekstrakcja sekwencyjna

  • Odważyć z dokładnością 0.001 g, około 1.0 lub 0.5 g osadu (w przeliczeniu na suchą masę).
  • Osad przenieść do próbówki teflonowej.
  • W każdej serii przygotować co najmniej jedną próbę ślepą z wykorzystaniem pustej próbówki.
  • Natychmiast po ukończeniu jednego etapu należy przystąpić do kolejnego etapu ekstrakcji. Ekstrakcję próbek osadu i zawiesin dla uzyskania każdej z frakcji przeprowadza się w temperaturze pokojowej w ciągu 16 h.

22.2.1 Frakcja I

Jony metali zaadsorbowane na powierzchni osadu

  • Dodać 10.0 cm3roztworu A.
  • Wytrząsać przez 16 godzin.
  • Odwirować przez 15 minut w wirówce typu MPW-340 przy 3500 RPM.
  • Roztwór zdekantować i przenieść do opisanych próbówek polietylenowych (PE).
  • Do przygotowanego roztworu frakcji I dodać 100 μL stężonego kwasu azotowego (V).
  • Przechowywać w lodówce do czasu analizy.

22.2.2 Frakcja II

Jony metali związane z tlenkami i wodorotlenkami żelaza (III) i manganu (IV)

  • Pozostały w próbówce osad przemyć wodą redestylowaną (MilliQ), zdekantować i odrzucić roztwór wodny.
  • Dodać 10.0 cm3 roztworu B (przygotowanego w dniu ekstrakcji).
  • Wytrząsać przez 16 godzin.
  • Odwirować przez 15 minut w wirówce typu MPW-340 przy 3500 RPM.
  • Roztwór zdekantować i przenieść do opisanych próbówek polietylenowych (PE).
  • Do przygotowanego roztworu frakcji II dodać 100 μL stężonego kwasu azotowego (V).
  • Przechowywać w lodówce do czasu analizy.

22.2.3 Frakcja III

Jony metali związane z materią organiczną

  • Pozostały w próbówce osad przemyć wodą redestylowaną (MilliQ), zdekantować i odrzucić roztwór wodny.
  • Dodawać powoli, małymi porcjami roztwór C.
Reakcja

Reakcja zachodzi wyjątkowo burzliwie. Próbówka może wymagać wielokrotnego obstukiwania w celu zagaszenia gwałtownej reakcji. Do momentu uspokojenia reakcji należy obserwować i kontrolować próbówki.

  • Pozostawić na dobę w temperaturze pokojowej.
  • Ogrzewać w bloku grzewczym przez 1 godzinę w temperaturze 85 °C.
  • Odparować roztwór.
  • Do pozostałości dodać 10.0 cm3 roztworu D.
  • Wytrząsać przez 16 godzin.
  • Odwirować przez 15 minut w wirówce typu MPW-340 przy 3500 RPM.
  • Roztwór zdekantować i przenieść do opisanych próbówek polietylenowych (PE).
  • Do przygotowanego roztworu frakcji III dodać 100 μL stężonego kwasu azotowego (V).
  • Przechowywać w lodówce do czasu analizy.

22.2.4 Frakcja IV

Jony wbudowane w siatkę krystaliczną glinokrzemianów; frakcja rezydualna

  • Pozostały w próbówce osad przemyć wodą redestylowaną (MilliQ), zdekantować i odrzucić roztwór wodny.
  • Do pozostałości dodać:
    • 3 cm3 stężonego kwasu azotowego (V).
    • 3 cm3 stężonego kwasu fluorowodorowego.
  • Ogrzewać w bloku grzewczym przez 4 godziny w temperaturze 120 °C.
  • Odparować do sucha.
  • Suchą pozostałość przenieść ilościowo do probówki polietylenowej przy pomocy kwasu azotowego o stężeniu C = 0.1 mol/dm3.
  • Przechowywać w lodówce do czasu analizy.

22.3 Oznaczenie koncentracji w osadach

Stężenia metali w poszczególnych frakcjach oznacza się metodą Absorbcyjnej spektrometrii atomowej (ASA; Atomic absorption spectroscopy (AAS)). We współpracy z IO PAN w Sopocie wykorzystujemy spektrometr AA-6800 (Shimadzu) z podajnikiem próbek ASC-6100. AAS stosuje się technikę płomieniową (płomień: acetylen-powietrze) oraz system korekcji tła (lampę deuterową). Przed rozpoczęciem oznaczania stężeń roztwory odpowiednio rozcieńczono, przygotowując do właściwych pomiarów absorbancji na AAS.

22.4 Rejestr zmian

  • 08.12.2022 MZ: wersja inicjalna Quarto. Rozwinięcie treści. Za Jolanta Walkusz-Miotk (IO PAN).
  • 29.05.2023 MZ: Quarto book chapter.